本发明涉及飞行控制，特别是指一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法及系统。
背景技术：
1、在现代航空航天领域，飞行器的导航与路径优化是保障飞行安全和提高飞行效率的关键技术之一。随着航空器数量的增加和空域使用的复杂化，传统的导航和路径规划方法已经难以满足实际需求，尤其是在高动态、高精度和复杂环境下的飞行任务中。惯性导航系统(inertialnavigation system,ins)作为一种自主导航技术，能够在不依赖外部信号的情况下，提供连续的姿态、速度和位置估计，因此在飞行器导航中具有重要地位。
2、惯性导航系统主要依靠惯性测量单元(inertial measurementunit,imu)获取加速度和角速度数据，通过积分运算得到位置和姿态信息。然而，imu存在累积误差问题，尤其是陀螺仪和加速度计的漂移误差会导致导航精度随时间逐渐降低。为了提高惯性导航的精度，常用的方法包括姿态更新算法、误差补偿技术和辅助导航系统(如gps、地磁导航等)的融合。然而，在某些特定场景下，如信号被遮挡或干扰严重的环境中，依赖外部信号的辅助导航系统可能会失效，进一步增加了惯性导航的技术挑战。
3、在路径规划与优化方面，传统的方法通常依赖预设航点和路径点进行规划，缺乏实时优化能力。随着计算智能技术的发展，基于粒子群优化(particle swarmoptimization,pso)和模拟退火(simulatedannealing,sa)等智能算法的路径优化方法逐渐兴起，这些方法能够在复杂约束条件下进行全局搜索和局部优化，显著提高路径规划的效率和效果。然而，单一的优化算法在面对高维度、多目标优化问题时，仍然存在局部最优和收敛速度慢的问题，限制了其在实际飞行中的应用。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中累积误差、外部信号依赖、实施路径规划能力不足、算法局限性、缺乏实时路径评估与修正能力、多目标优化考虑不全面和实时飞行环境的动态信息利用不足的技术问题，本发明提供了一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法及系统。
2、本发明实施例提供的技术方案如下：
3、第一方面：
4、本发明实施例提供的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，包括：
5、s1、初始路径规划，初始路径由预设的航点和路径点生成，设初始路径为p0＝{p1,p2,...,pn}，其中每个航点pi包含位置ri＝(xi,yi,zi)和时间信息ti；
6、s2、惯性测量单元(imu)数据处理，从所述imu获取原始加速度和角速度数据，设在时刻t获取的数据为at＝[atx,aty,atz]和ωt＝[ωtx,ωty,ωtz]；
7、s3、改进的姿态更新算法，基于四元数更新算法计算航空器姿态，结合卡尔曼滤波(kalmanfilter)和自适应噪声模型提高姿态估计精度；
8、s4、使用惯性导航方程计算位置，结合加速度和姿态信息，设当前时刻t的速度为vt＝[vtx,vty,vtz]，位置为pt＝[ptx,pty,ptz]，则位置更新方程为：
9、
10、上述式中，表示四元数共轭，定义为：
11、
12、位置更新方程为：
13、
14、上述式中，g＝[0,0,gz]为重力加速度矢量；
15、s5、自适应误差修正，使用自适应误差修正模型对计算位置进行修正，结合机器学习算法动态调整修正参数；
16、s6、路径优化，定义目标函数后，采用基于粒子群优化算法(particle swarmoptimization，pso)和模拟退火算法(simulatedannealing，sa)的组合优化算法，对路径进行优化；
17、s7、路径评估与修正，结合飞行环境和动态信息，实时评估路径质量，并根据路径修正策略进行修正，所述路径质量通过路径评估指标评估，所述路径评估指标包括航迹偏离度、安全性和燃油效率。
18、第二方面：
19、本发明实施例提供的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化系统，包括：
20、处理器；
21、存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，实现如第一方面所述的基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法。
22、第三方面：
23、本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法。
24、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
25、(1)在本发明中，通过改进的姿态更新算法和自适应误差修正模型，有效减小了惯性导航系统中的累积误差，显著提升了飞行器的导航精度和姿态稳定性，特别是在长时间飞行或复杂环境中表现出色；
26、(2)在本发明中，结合粒子群优化和模拟退火算法的组合优化策略，实现了对飞行路径的全局搜索和局部优化，有效平衡了路径长度、飞行时间、燃油消耗和安全性等多重目标，显著提高了飞行路径的优化效率和经济性；
27、(3)在本发明中，引入实时路径评估与修正机制，结合飞行环境动态信息进行路径调整，使飞行器能够及时响应突发情况和环境变化，提升了飞行任务的安全性和灵活性，为复杂飞行环境下的飞行任务提供了可靠的导航保障。
1.一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s3中的四元数更新算法具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s3中的卡尔曼滤波具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s5中的自适应误差修正模型具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s6中的定义目标函数具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s6中的粒子群优化算法具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s6中的模拟退火算法具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s7中路径评估指标具体包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化方法，其特征在于，所述s7中路径修正策略具体包括：
10.一种基于惯性导航的航空器飞行路径优化系统，其特征在于，包括：
